一种人字闸门关终对位控制系统的制作方法

本实用新型涉及船闸设备自动化运行控制领域，具体是一种人字闸门关终对位控制系统。

背景技术：

在船闸领域，为了避免两扇人字闸门闭合运行关终对位时对人字门造成撞击故障，普遍采取的控制方案是控制两扇人字闸门闭合运行到一定的门缝目标值时停机，由充、泄水压力推动两扇闸门合拢。目前公知的控制方法一般是由船闸控制系统通过安装在闸门门枢附近的关终限位开关或关终限位开关附加关终延时时间，来完成对闸门关终对位门缝目标值的控制。这种方式实际上是对闸门关终对位门缝目标值的间接控制。一方面，闸门关终对位门缝目标值控制的精度与稳定性难以满足技术要求；另一方面，调整闸门关终对位门缝又相当困难和费时。对船闸行业来说：这是一个多年来持续影响船闸运行安全和通航效率的设备控制关键技术问题。

技术实现要素：

为了克服现有船闸控制技术中，难以实现人字闸门闭合运行关终对位精准度的持续稳定性问题。本实用新型提供一种人字闸门关终对位控制系统，用安装在人字闸门上闸门关终对位处的对位检测装置，自动采集的人字闸门闭合运行关终对位实时数据。本实用新型的控制方法和船闸PLC设备控制系统形成闭环控制回路，实现对人字闸门关终对位门缝目标值的直接实时控制，达到人字闸门闭合运行关终对位精准度持续稳定。不受水工建筑、水位、温度、负载、闸门结构变形等诸多随机性变化因素影响的要求。

本实用新型采取的技术方案为：

一种人字闸门关终对位控制系统，包括：

安装在左人字闸门上的门缝检测传感器，用于采集人字闸门闭合运行关终对位实时门缝数据，该数据作为闸门闭合运行门缝状态检测反馈信息，通过数据线传输到船闸PLC控制系统；

安装在右人字闸门上的标靶；

门缝检测传感器连接PLC控制器，PLC控制器分别连接左闸门驱动机构、右闸门驱动机构；PLC控制器分别连接工控上位机、触摸屏。

门缝检测传感器自动采集的人字闸门闭合运行关终对位门缝状态实时数据，作为PLC控制器分别控制左闸门驱动机构、右闸门驱动机构驱动左人字闸门、右人字闸门关终对位停机控制的反馈信息，PLC控制器根据控制算法，将该门缝状态检测反馈信息换算为两扇人字闸门分别距关终门缝目标值的转角差，PLC控制器根据两扇人字闸门分别距关终门缝目标值的转角差，计算驱动机构驱动左、右人字闸门各自关终对位前的剩余驱动时间，PLC控制器内部设置左、右闸门专用剩余驱动时间定时器，分别控制左、右人字闸门驱动机构停机。

本实用新型一种人字闸门关终对位控制系统，技术效果如下：

采用人字闸门闭合运行关终对位时的门缝状态实时检测数据与本实用新型控制算法，对两扇人字闸门关终对位门缝目标值进行直接控制，替代船闸行业公知的普遍采取的用关终限位开关对两扇人字闸门闭合运行关终对位门缝目标值的间接控制。本实用新型控制方案巧妙地回避了前述的水工建筑、水位、温度、负载、闸门结构变形等诸多因素变化对人字闸门关终对位门缝目标值控制精准度的不利影响，大大提高了人字闸门关终对位门缝目标值控制的精度与稳定性，从而实现了提高船闸设备系统运行安全和通航效率的目的。本实用新型对人字闸门关终对位门缝目标值的控制精准度主要受门缝检测装置对门缝状态实时检测数据误差的影响。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的电控系统框图。

图3为本实用新型的方案流程图。

其中：1-标靶，2-门缝检测传感器2，3-右闸门驱动机构，4-左闸门驱动机构，5-右人字闸门，6-左人字闸门，7-右人字闸门顶底枢旋转中心，8-左人字闸门顶底枢旋转中心，9-PLC控制器，10-工控上位机，11-触摸屏。

具体实施方式

如图1所示，一种人字闸门关终对位控制系统，包括：安装在左人字闸门6上的门缝检测传感器2，用于采集人字闸门闭合运行关终对位实时门缝数据，该数据作为闸门闭合运行门缝状态检测反馈信息，通过数据线传输到船闸PLC控制系统。

门缝检测传感器2采用模拟量光电传感器如：CANKEY公司的PH50A-220系列；P+F公司的VDM18~300等。

传感器工作特性：

检测范围：80 mm ~300 mm

工作环境温度：-100C ~+600C

模拟量输出：4 mA ~20 mA

精度：检测范围的0.1%

工作电压：直流18 V ~30 V

防护等级：IP67。

安装在右人字闸门5上的标靶1，标靶1承受并反射光电传感器发射的激光，标靶1和门缝检测传感器2共同组成人字闸门门缝检测装置，即将人字闸门门缝状况（间距与错位状况）转化为光电传感器与标靶之间的状况。

门缝检测传感器2连接PLC控制器9，PLC控制器9分别连接左闸门驱动机构4、右闸门驱动机构3；PLC控制器9分别连接工控上位机10、触摸屏11。

门缝检测传感器2自动采集的人字闸门闭合运行关终对位门缝状态实时数据，作为PLC控制器9分别控制左闸门驱动机构4、右闸门驱动机构3驱动左人字闸门6、右人字闸门5关终对位停机控制的反馈信息，PLC控制器9根据控制算法，将该门缝状态检测反馈信息换算为两扇人字闸门分别距关终门缝目标值的转角差，PLC控制器9根据两扇人字闸门分别距关终门缝目标值的转角差，计算驱动机构驱动左、右人字闸门各自关终对位前的剩余驱动时间，PLC控制器9内部设置左、右闸门专用剩余驱动时间定时器，分别控制左、右人字闸门驱动机构停机。

一种人字闸门关终对位控制系统，安装在两扇人字闸门上的门缝检测装置，自动采集人字闸门闭合运行关终对位的实时门缝状态检测数据，实时门缝状态检测数据作为反馈信息通过数据线传输到船闸PLC控制系统，PLC控制器9采用控制算法编制运算程序，将该实时门缝状态检测数据与门缝目标值数据比较，并将比较后所得的误差数据转化为两扇人字闸门分别距关终门缝目标值时的转角误差，根据该转角误差和该人字闸门启闭机构运动关系控制算法，PLC控制器9运算获得驱动机构（电动机或者油泵、油缸等），驱动人字闸门闭合运行关终对位停机前的剩余驱动时间。

如图2-图3所示，本实用新型方法包括：

1：根据门缝状态检测反馈信息，PLC控制器9采用控制算法，将该门缝状态检测反馈信息换算为两扇人字闸门分别距关终门缝目标值的运转角度误差。关终门缝目标值是人字闸门关终对位控制的技术要求，根据人字闸门闭合运行关终对位时的实际状况，本实用新型可将关终门缝目标值作为初始值按要求进行设置、修改。

2：根据两扇人字闸门分别距关终门缝目标值的转角误差，PLC控制器9通过该人字闸门启闭机构运动关系，控制算法分别计算左、右闸门驱动机构（电动机或者油泵、油缸等）在两扇人字闸门闭合运行关终对位停机前的剩余驱动时间。PLC控制器9内部设置专用左、右闸门剩余驱动时间定时器，用于接收该剩余驱动时间，分别控制左、右闸门驱动机构停机。

3：为了减小理论模型分析数据与实际人字闸门启闭机构运行数据之间的误差，设置系统误差“校准时间常数”。理论计算剩余驱动时间加上系统误差“校准时间常数”作为前述专用剩余驱动时间定时器的计时长度。

4：为了提高本实用新型的控制精度，设置循环迭代 “比较时间常数”。该“比较时间常数”一般可设定为大于等于四倍PLC程序扫描周期时间，增大 “比较时间常数”，则减少ＰＬＣ程序循环迭代次数，反之则增大PLC程序循环迭代次数。理论计算剩余驱动时间如果大于“比较时间常数”，则对剩余驱动时间进行循环迭代计算，逐步缩减剩余驱动时间，提高门缝控制精准度，否则退出循环，启动剩余驱动时间定时器计时。左、右闸门剩余驱动时间定时器计时时间到，PLC控制器9分别控制左、右闸门驱动机构立即停机，从而精准获得两扇人字闸门闭合运行关终对位时的关终门缝目标值。

现有的船闸PLC控制系统中，闸门闭合运行关终对位的关终限位开关，作为后备控制方式予以保留；当船闸运行时，如果PLC控制器9无法获取人字闸门闭合运行关终对位时的门缝状态检测反馈信息，则该关终限位开关自动发挥后备控制闸门关终对位停机的作用，确保人字闸门闭合运行关终对位时，不发生撞击故障。